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Finite element vibration analysis of laminated composite parabolic thick plate frames

  • Das, Oguzhan;Ozturk, Hasan;Gonenli, Can
    • Steel and Composite Structures
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    • 제35권1호
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    • pp.43-59
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    • 2020
  • In this study, free vibration analysis of laminated composite parabolic thick plate frames by using finite element method is introduced. Governing equations of an eigenvalue problem are obtained from First Order Shear Deformation Theory (FSDT). Finite element method is employed to obtain natural frequency values from the governing differential equations. The frames consist of two flat square plates and one singly curved plate. Parameters like radii of curvature, aspect ratio, ply orientation and boundary conditions are investigated to understand their effect on dynamic behavior of such a structure. In addition, multi-bay structures of such geometry with different stacking order are also taken into account. The composite frame structures are also modeled and simulated via ANSYS to verify the accuracy of the present study.

철도분야 응용을 위한 전문가 시스템을 이용한 복합적층판의 적층순서 최적설계 (Stacking Sequence Optimization of Composite Laminates for Railways Using Expert System)

  • 김정석
    • 한국철도학회논문집
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    • 제8권5호
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    • pp.411-418
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    • 2005
  • This paper expounds the development of a user-friendly expert system for the optimal stacking sequence design of composite laminates subjected to the various rules constraints. The expert system was realized in the graphic-based design environment. Therefore, users can access and use the system easily. The optimal stacking sequence is obtained by means of integration of a genetic algorithm, finite element analysis. These systems were integrated with the rules of design heuristics under an expert system shell. The optimal stacking sequence combination for the application of interest is drawn from the discrete ply angles and design rules stored in the knowledge base of the expert system. For the integration and management of softwares, a graphic-based design environment that provides multi-tasking and graphic user interface capability is built.

철도차량용 공기 스프링의 정적 특성 시뮬레이션 (Simulation of Static Characteristics of Railway Vehicle's Airspring)

  • 허신;구정서;우창수;김유일
    • 연구논문집
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    • 통권26호
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    • pp.15-24
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    • 1996
  • In this study, we performed the static analysis of a cord-reinforced rubber airspring and generated the three-dimensional half-symmetry model which use the finite-strain shell elements to model the airbag. the three-dimensional hydrostatic fluid elements to model the air-filled cavity, and the rebar elements to model the multi-ply nylon reinforcement of airbag. In addition, a three-dimensional rigid surface is used to define the contact between the airspring and metal bead. The air inside the airspring cavity has been modeled as a compressible fluid satisfying the ideal gas law. The conclusions of this study are as follows. 1) In the pressurization step of analysis, we could predict the change of vertical reaction force, cavity volume and pressure within the airspring. 2) In the second step of analyzing vertical static stiffness, the increase of the vertical load increases the vertical stiffness. 3) In case of changing the angle of nylon cord, the increase the angle of nylon cord increases the vertical stiffness.

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Factors Affecting Longitudinal Tensile Strength of SiC/Ti-Al-V Composites Manufactured by Plasma Spraying

  • Baik, Kyeong-Ho
    • 한국분말야금학회:학술대회논문집
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    • 한국분말야금학회 2006년도 Extended Abstracts of 2006 POWDER METALLURGY World Congress Part 1
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    • pp.514-515
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    • 2006
  • In this study, multi-ply SiC fiber reinforced Ti-6Al-4V composites have been manufactured by plasma spraying and subsequent vacuum hot pressing. Two different sizes of Ti-6Al-4V feedstock powders were used for plasma spraying to form matrix. A considerable amount of oxygen was incorporated into as-sprayed Ti matrix during plasma spraying, and consequently caused matrix embrittlement. The use of coarse-sized feedstock powder reduced oxygen contamination, but tended to increase fiber spacing irregularity and fiber strength degradation. Longitudinal tensile strength and ductility of the composites were mainly affected by the matrix oxygen content.

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복합재료 교량 시스템의 정적거동 분석 및 파괴모드에 관한 연구 (Study of Failure Mode and Static Behavio of Lightweight FRP Bridge Deck System)

  • 정우영;이형길;안병윤;백상훈
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 2006년도 정기 학술대회 논문집
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    • pp.922-927
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    • 2006
  • There is a concern with worldwide deterioration of highway bridges, particularly reinforced concrete. The advantages of fibre reinforced plastic(FRP) composites over conventional materials motivate their use in highway bridges for replacement of structures. Recently, an FRP deck has been installed on a state highway, located in New York State, as an experimental project. In this paper, a systematic approach for analysis of this FRP deck bridge is presented. Multi-step linear numerical analyses have been performed using the finite element method to study the structural behavior and the possible failure mechanism of the FRP deck-superstructure system Deck's self-weight and ply orientations at the interface between steel girders and FRP deck are considered in this study. From this research, the results of the numerical analyses were corroborated with field test results. Analytical results reveal several potential failure mechanism for the FRP deck and truss bridge system The results presented in this study may be used to propose engineering design guideline for new and replacement FRP bridge deck structure.

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분수나눗셈을 해결하기 위한 학생들의 자기-생성 알고리듬 구성에 관한 연구 (Construction of a Student-Generated Algorithm for Fraction Measurement Division)

  • 신재홍
    • 대한수학교육학회지:학교수학
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    • 제12권3호
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    • pp.439-454
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    • 2010
  • 본 연구는 두 명의 중학교 2학년 학생들이 어떻게 단위 분할 도식의 수정, 변경을 통하여 분수나눗셈 상황에서 그들 자신만의 자가-생성 알고리듬을 만들어 나가는지 보여주고 있다. 교육실험이 연구방법으로 사용되었고, 일년간 행해진 교육실험 중 일부분의 자료가 본 연구를 위해 분석되었다. 두 명의 참여 학생들은 기준단위와 제수사이의 상호 관계 구성과 활용으로 분수나눗셈을 위해 전통적으로 학습되어 왔던 '뒤집어서 곱하기'와 같은 역할을 하는 그들 자신의 자기-생성 알고리듬을 구성할 수 있었다. 본 연구결과는 또한 학생들이 만들어 낸 알고리듬을 이해할 수 있는 것이 훌륭한 수학 교사로서의 질을 결정하는 하나의 요소로 고려 되어야 함을 보여주고 있다.

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승용차용 레이디얼 타이어의 동적 특성에 관한 연구 (A Study of the Dynamic Characteristics of a Passenger Radial Tire)

  • 김두만;김상욱
    • 대한기계학회논문집
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    • 제10권5호
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    • pp.724-734
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    • 1986
  • 본 연구에서는 타이어의 동적설계의 기초자료를 제시하는데 그 목적이 있다. 해석적 방법으로는 복합막트로이드 유한요소를 이용하여 타이어의 고유진동수 및 진동 모우드를 구하였으며, 그 정확성을 입증하기 위하여 멀디찬널 F.F.T.분소기를 이용한 실험적 결과 및 G.R. Potts의 해석결과와 비교하였다.

복합재 압력용기의 확률 섬유 강도 (Probabilistic Fiber Strength of Composite Pressure Vessel)

  • 황태경;홍창선;김천곤
    • Composites Research
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    • 제16권6호
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    • pp.1-9
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    • 2003
  • 본 논문에서는 웨이블 분포 함수를 이용한 확률 파손 해석을 통해 복합재 압력 용기의 섬유 강도를 예측하였다. 그리고 섬유 강도의 크기 효과를 확인하고 해석의 타당성을 입증하기 위하여 섬유 인장 시편, 한 방향 복합재 시편과 복합재 압력 용기를 이용만 강도 시험이 수행되었다. 해석적 방법으로 웨이블 최약 링크 파손 모델과 다단계 연속 파손 모델을 이용하였고, 해석 결과를 상호 비교하였다. 크기 효과에 의해, 시편의 부피가 증가함에 따라 섬유 인장 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 해석을 통해 예측한 한 방향 복합재 시편과 복합재 압력 용기의 후프 층 섬유 강도 분포는 시험 값과 좋은 일치를 보였다. 섬유 강도의 크기 효과는 소재와 제작 공정 변수의 함수로서, 다른 소재 및 제작 공정에 대해서는 다른 크기 효과를 보이게 된다.

히트 싱크용 클래드메탈에서 두께 방향의 열전도 특성에 미치는 계면의 영향 (Effect of Interface on Thermal Conductivity of Clad Metal through Thickness Direction for Heat Sink)

  • 김종구;김동용;김현;한병동;조영래
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.67-72
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    • 2015
  • 히트 싱크용 소재에 응용할 목적으로 단층금속과 2층금속 클래드메탈에 대해 열전도 특성에 대한 연구를 하였다. 단층시편으로는 스테인리스강과 알루미늄을 선택하였으며, 2층 금속으로는 스테인리스강과 알루미늄을 압연해서 제조한 클래드메탈을 사용하였다. 열전도도는 섬광법으로 측정한 열확산계수와 비열 및 밀도를 사용해 얻었다. 실험을 통해 얻은 측정값을 참고문헌에 보고된 자료를 사용해 얻은 계산값과 비교하였다. 단층시편의 경우, 실험을 통해 얻는 열확산계수와 열전도도는 계산값보다 작았다. 스테인리스강의 경우, 측정한 열전도도는 계산값에 비해 6% 정도 작았으며, 알루미늄의 경우 18% 정도 작았다. 반면, 2층 금속인 스테인리스강과 알루미늄의 클래드메탈은 측정한 열전도도가 계산값에 비해 55% 정도 낮게 나타났다. 섬광법으로 측정한 열전도도가 계산값보다 55% 정도 낮게 나타난 이유는 스테인리스강과 알루미늄의 사이에 존재하는 계면의 영향 때문이다. 스테인리스강과 알루미늄의 사이에 존재하는 계면은 열전도 특성을 지배하는 전자와 탄성파의 이동을 어렵게 하기 때문이다. 우수한 방열특성을 갖는 다층구조 방열모듈을 개발하기 위해서는 열전도 특성에 결정적으로 영향을 주는 계면 특성의 조절이 중요하다.

복합재료 트러스 교량시스템의 정적거동 및 파괴모드에 관한 해석적 연구 (Study of Failure Mode and Static Behavior of Lightweight FRP Truss Bridge Deck System)

  • 정우영;이형길
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제20권5호
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    • pp.511-520
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    • 2007
  • 본 연구는 복합재료 교량시스템의 규준 정립을 위한 연구로서 실제 설계 시공되어진 복합재료 교량의 정밀해석수행과 이를 통한 복합재료 교량의 파괴거동 및 설계기준 등을 조사하는데 그 목적이 있다. 본 연구의 효율적인 연구를 위하여 실제 미국 NEW YORK주 내에 설계 시공되어있는 Noncomposite-FRP 복합재료 교량을 대상으로 해석적 연구를 수행하였으며 본 연구에서 사용된 해석적 모델을 토대로 실제 미국에서 기 수행되어진 교량 거동에 관한 해석 및 실험하중 평가와 그 결과를 비교하였다. 특히 국내 복합재료 교량의 해석적 설계기준 평가를 위하여 보다 실질적이고 정확한 파괴모드의 조사 및 분석이 요구되어지므로 본 연구에서는 이를 위하여 기존의 해석적 연구에서 가벼운 중량으로 인하여 무시되었던 자중의 영향과 각 적층 layer에 설계된 ply orientation을 고려하여 해석하였다. 그 결과 자중을 고려한 복합재료 패널들의 경우, 제작 결함에 따른 이음부 파괴가 없을 경우 교량 상부 구조 중 횡축 보에서의 국부 좌굴 파괴가 교량의 파괴를 지배할 것으로 본 연구결과에서 예측되었다. 이는 복합재료 교량 제작 시 복합재료 상판 패널과 보의 이음부가 Noncomposite로 제작되는 경우 실제 제작되어진 복합재료 상판의 고 강성에 의하여 재하 하중에 의한 하부 강재 거더 좌굴이 선행되는 것으로 판단된다.